局部通风基础培训[详细]

1、1,4.1 概 述,4.2 局部排风的设计原则,4.3 排风罩设计计算理论,4.1.1 局部排风 4.1.2 局部送风,4.2.1 局部排风系统划分的原则 4.2.2 局部排风罩的形式及设计原则 4.2.3 局部排风的净化处理,4.3.1 排风罩口的气流运动规律 4.3.2 排风罩排风量计算方法,第4章 局 部 通 风,2,4.4 密闭罩,4.5 柜式排风罩,4.4.1 工作原理 4.4.2 密闭罩的基本形式 4.4.3 影响密闭罩性能的因素 4.4.4 密闭罩计算,4.5.1 柜式排风罩的形式 4.5.2 柜式罩排风量的计算 4.5.3 柜式排风罩设计的注意事项,第4章 局 部 通 风,3,

2、4.7 热源上部接受罩,4.7.1 热射流及其计算 4.7.2 热源上部接受罩的排风量计算,4.8 槽边排风罩,4.8.1 槽边排风罩的结构形式 4.8.2 排风量计算公式,4.6 外部吸气罩,4.6.1 外部吸气罩排风量计算 4.6.2 外部排风罩设计应注意的事项,第4章 局 部 通 风,4,4.9 吹吸式排风罩,4.9.1 吹吸式排风罩的形式 4.9.2 吹吸罩的设计计算,4.10 排风罩的其他形式,4.10.1 屋顶集气罩 4.10.2 气幕式排风罩,4.11 局部送风,第4章 局 部 通 风,5,学 习 基 本 要 求,3、了解排风罩吸气口气流的运动规律。,1、了解局部排风罩的类型、结

3、构原理、特点以及用途；,2、了解各种排风罩的结构参数及排风量的计算方法；,第4章 局 部 通 风,6,局部通风：利用局部气流，使局部工作地点不受有害物的污染，造成良好的空气环境。 特点：所需要的风量小、效果好，是防止工业有害物污染室内空气和改善作业环境最有效的通风方法， 设计时应优先考虑。 分类： 局部排风 局部送风,4.1 概 述,7,局部排风系统,4.1 概 述,8,局部送风系统,4.1 概 述,9,密闭罩,4.1 概 述,10,排风罩,4.1 概 述,11,概念：在集中产生有害物的局部地点, 设置捕集装置, 将有害 物排走, 以控制有害物向室内扩散。 组成：局部排风罩、风管、除尘或净化设

4、备、风机、排气筒或烟囱,概念：向局部工作地点送风, 使局部地带造成良好的空气环境。,4.1 概 述,4.1.1 局部排风,4.1.2 局部送风,12,组成：送风口、风管、热湿处理设备、风机 分类： 1. 系统式：通风系统将室外空气送至工作地点。 2. 分散式：借助轴流风扇或喷雾风扇, 直接将室内空气吹向作业地带进行循环通风。,4.1 概 述,13,按照工作原理不同，局部排风罩可分为以下几种基本型式： （1）密闭罩 （2）柜式排风罩（通风柜） （3）外部吸气罩：上吸式、侧吸式、下吸式、槽边排风罩 （4）接受式排风罩 （5）吹吸式排风罩,4.2 局部排风的设计原则,4.2.2 局部排风罩的形式及设

5、计原则,14,局部排风罩口气流运动的两种方式： 吸气口气流的吸入流动 吹气口气流的吹出流动,4.3 排风罩设计计算理论,4.3.1 排风罩口的气流运动规律,15,当吸气口吸气时，在吸气口附近形成负压，周围空气从四面八方流向吸气口，形成吸入气流或汇流。当吸气口面积较小时，可视为“点汇”。它会形成以吸气口为中心的径向线，和以吸气口为球心的等速球面。如图4-3a所示。,（1） 吸入口气流运动规律,图4-3 点汇气流流动情况 a）自由吸气口 b）受限吸气口,4.3 排风罩设计计算理论,16,（4-1）,（4-2）,若在吸气口的四周加上挡板，如图4-3b所示，吸气范围减少一半，其等速面为半球面，则吸气口

6、的排风量为：,（4-3）,根据流体力学，位于自由空间的“点汇”吸气口的吸气量为：,4.3 排风罩设计计算理论,17,实际上，吸气口有一定大小，不能看作一个点，气体流动也有阻力，形成吸气区气体流动的等速面不是球面而是椭球面。,四周无边圆形吸气口的速度分布图,四周有边圆形吸气口的速度分布图,4.3 排风罩设计计算理论,18,图中数值表示中心轴离吸气口的距离以及在该点气流速度与吸气口流速的百分比。,宽长比为1：2的矩形吸气口的速度分布图,4.3 排风罩设计计算理论,19,根据试验结果，吸气口气流速度分布具有以下特点： （1）吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，随离吸气口距离x的增大，逐渐变成椭圆面，

7、而在1倍吸气口直径d处已接近为球面。 （2）对于结构一定的吸气口，不论吸气口风速大小如何，其等速面形状大致相同。而吸气口结构形式不同，其气流衰减规律则不同。,4.3 排风罩设计计算理论,20,（2）吹出气流运动规律,定义：空气从孔口吹出，在空间形成一股气流称为吹出气流或射流 分类：,是否受限,温度状况,射流,等温射流,非等温射流,自由射流,受限射流,4.3 排风罩设计计算理论,21,一、自由射流,射流断面直径：,射流扩散角：,（1）等温自由射流,射流轴心速度：,由直径为d0的喷口以出流速度u0射入同温空间介质内扩散在不受周界表面限制的条件下，则形成等温自由射流。由于射流边界与周围介质间的紊流动

8、且交换，周围空气不断被卷入，射流不断扩大，在射流理论中，将射流轴心速度保持不变的一段称为起始段，其后称为主体段。,4.3 排风罩设计计算理论,22,（2）非等温自由射流,轴心温度：,射流落差：,对于非等温自由射流，由于射流与周围介质的密度不同，在浮力和重力不平衡条件下， 射流将发生变形，即水平射出(或与水平面成一定角度射出)的射流轴将发生弯曲。,4.3 排风罩设计计算理论,23,二、受限射流,在射流运动过程中，由于受壁面、顶棚以及空间的限制，射流的运动规律有所变化。 常见的射流受限情况是贴附于顶棚的射流流动，称为贴附射流。 在射流计算时，不同类型射流常使用不同的名称。如由圆形，方形和矩形风口出

9、流的射流-般称为集中式射流，由边长比大于10的扁长风口出流的射流称为扁射流，由成扇形导流径向扩散出流的射流称为扇形射流等。,4.3 排风罩设计计算理论,24,三、平行射流的叠加,两个相同的射流平行地在同一高度射出，当两射流边界相交后，则产生互相叠加，形成重合流动。,4.3 排风罩设计计算理论,25,（3） 吹吸气流,图4-8 吹吸气流的形状,4.3 排风罩设计计算理论,26,控制风速法原理：就是使排风罩在边缘控制点上形成能使有害物吸入罩内的控制风速的方法。 控制点：有害物最难被吸入罩内的点。 控制风速：使有害物吸入罩内的最小风速。即控制点的空气运动速度（也称吸捕风速），也就是指正好克服该尘源散

10、发粉尘的扩散力再加上适当的安全系数的风速。,1、控制风速法,2、流量比法（不作要求）,4.3 排风罩设计计算理论,4.3.2 排风罩排风量计算方法,27,只有当排风罩在该尘源点造成的风速大于控制风速时，才能使粉尘吸入罩内。,控制风速法计算排风罩排风量，就是首先确定控制风速的大小，然后找出控制风速与罩口平均风速的关系式，求得排风罩捕集粉尘所需要的罩口平均风速 ，再用式（4-10）计算出排风量。,（4-10）,4.3 排风罩设计计算理论,28,定义 密闭罩 ：将有害物质源全部密闭在罩内的局部排风罩。 罩上设有工作孔从罩外吸入空气罩内污染空气由上部排风口排出 优点：只需较小的排风量就能有效控制有害物

11、的扩散，排风罩气流不受周围气流的影响 缺点：影响设备检修，有的看不到罩内的工作状况。,4.4 密闭罩,4.4.1 工作原理,29,29,30,按工艺配置 局部密闭罩 仅将工艺设备放散有害物质的部分加以局部密闭的排风罩。 整体密闭罩 将放散有害物质的设备大部分或全部密闭起来的排风罩 大容积密闭罩(密闭小室) 在较大范围内将整个放散有害物质的设备或 有关工艺过程全部密闭起来的排风罩,4.4.2 密闭罩的形式,4.4 密闭罩,31,局部密闭罩,局部产尘点进行密闭，产尘设备及传动装置留在罩外 罩的容积小，排风量少，经济性好 适用于含尘气流速度低，连续扬尘和瞬时增压不大的扬尘点。,4.4 密闭罩,32,

12、产尘设备大部或全部密闭，只有传动部分留在罩外 适用于有振动或含尘气流速度高的设备,整体密闭罩,4.4 密闭罩,33,产尘和传动设备全部密闭在小室内 容积大，适用于多点产尘；阵发性产尘，含尘气流速度高和设备检修频繁的场合。 缺点：占地面积大，材料消耗多。,4.4 密闭罩,大容积密闭罩(密闭小室),34,一、密闭罩上排风口的位置,二、密闭罩的容积,4.4.3 影响密闭罩性能的因素,4.4 密闭罩,35,35,排风口位置的确定,排风罩内正压 罩内设备运动造成正压 物料带入空气造成正压 罩内外温差造成正压 三者的共同作用造成开口处、缝隙处的污染气体外溢 通过排风消除罩内正压，排风口的位置应设于压力最高

13、部位（不能设在含尘气流浓度高的部位、飞溅区）,4.4 密闭罩,36,36,1、按空气平衡原理计算 2、按截面风速计算 3、按换气次数法计算,4.4 密闭罩,密闭罩计算,37,定义 排风柜：一种三面围挡，一面敞开或装有操作拉门的柜式排风罩。 结构 具有开启操作面的密闭罩,4.5 柜式排风,38,上部排风柜式排风罩 下部排风柜式排风罩 上下联合排风柜式排风罩 送吸混合式柜式排风罩,4.5 柜式排风,4.5.1 柜式排风罩的基本形式,39,上部排风柜式排风罩,当通风柜内产生的有害气体密度比空气小，或通风柜内有发热体时，可选用上部排风通风柜。,4.5 柜式排风,40,图4-16 上部排风通风柜,4.5

14、 柜式排风,41,下部排风柜式排风罩,当通风柜内无发热体，且产生的有害气体密度比空气大，可选用下部排风通风柜。,4.5 柜式排风,42,图4-15 下部排风通风柜,4.5 柜式排风,43,上下联合排风柜式排风罩,当通风柜内既有发热体，又产生密度大小不等的有害气体时，应在柜内上、下部均设置排气点，并装设调节阀，以便调节上、下部排风量的比例，可选用上、下联合排风柜。,4.5 柜式排风,44,图4-17 上、下联合排风通风柜,4.5 柜式排风,45,用于采暖或空调房间,送风式通风柜,4.5 柜式排风,46,排风量应满足孔口吸入风速达到控制风速的要求。 排风量L按下式计算: L = L1+F m3/s

15、,4.5 柜式排风,4.5.2 柜式罩排风量计算,47,定义 外部吸气罩 ：设在污染源附近，依靠罩口的抽吸作用，在控制点处形成一定的风速，排除有害物质的局部排风罩。 分类 布置方式：悬挂式、侧吸式 罩口形状：圆形罩、矩形罩和条缝罩。 特点 排风量大、控制范围有限，易受横向气流的干扰 对操作的影响小,4.6 外部吸气罩,48,48,4.6 外部吸气罩,49,4.6 外部吸气罩,50,1 侧吸罩排风量,根据不同形式侧吸罩罩口平均风速0 与“控制点” 控制风速的关系式，利用式4-10就可计算排风量。,（4-10）,由于上吸式吸气罩的形状大都和伞相似，所以这类罩简称伞形罩。 伞形罩通常设在工艺设备上方

16、，罩面与发生源的距离视有害物的特性和工艺操作条件而定。,2 上吸式伞形罩排风量,4.6 外部吸气罩,4.6.1 吸气罩排风量计算,51,当发生源只产生有害物而发热量不大时，为冷过程，此时伞形排风罩在发生源最不利的有害物散发点处，造成一定的上升风速，将有害气体吸入罩内。 当发生源散发有害物且散热量较大时，为热过程，此时伞形排风罩将热致诱导气流量“接受”并全部排走。 这里只介绍冷过程伞形排风罩排风量的计算。,（1） 按发生源工作面边缘点控制风速计算,（2） 按罩口平均风速计算,4.6 外部吸气罩,52,（1）按发生源工作面边缘点控制风速计算,由于上吸式排风罩设在工艺设备上方，受设备的限制，气流只能

17、从侧面流入罩内，如图4-18所示。其排风量,用此方法确定伞形罩排风量，其计算式与式（4-10）相同。用该方法计算时，伞形排风罩罩口面积比发生源设备面积大。,（2）按罩口平均风速计算,圆形罩口面积,矩形罩口面积,4.6 外部吸气罩,53,53,降低排风罩高度 加挡板 减少横向气流的影响和罩口的吸气范围，工艺条件允许时在罩口四周设固定或知动挡板 优化排风罩的结构参数 综合结构、速度分布、阻力三方面的因素，角应尽可能小于或等于60,4.6.2 外部排风罩设计应注意的事项,4.6 外部吸气罩,54,大罩口的辅助措施 把一个大排风罩分割成几个小排风罩。 把罩内设挡板。 在罩口上设条缝口，要求条缝口风速在

18、10m/s以上。静压箱内的速度不超过条缝口速度的0.5 倍。 在罩口设气流分布板。,4.6 外部吸气罩,55,定义 接受式排风罩：设在污染源附近，利用生产过程中污染气的自身运行接受和排除有害物质的局部排风罩。如高温热源上部的伞形罩、砂轮机的吸尘罩等。 原理 直接接受工艺生产过程中产生的污染气体,4.7 热源上部接受式排风罩,56,设计热过程伞形排风罩的关键是计算诱导上升的气流流量及上升气流在不同高度上的横截面大小。,对于生产工艺本身散发的热射流，一般需通过实测确定，而对于高温设备表面对流散热形成的热射流，可根据热设备表面的对流散热量推算，其计算式为：,（4-33）,根据热源上伞形罩的安装高度H

19、,分为低悬罩和高悬罩两类。 H1.5 的称为低悬罩, H1.5 的称为高悬类。Ap为热设备横断面积。 热过程排风罩不同于冷过程排风罩，其排风量取决于它所接受的热气流大小，不存在控制风速的问题。,4.7 热源上部接受式排风罩,4.7.1 热射流及其计算,57,低悬罩和高悬罩的结构参数，气流运动及排风量的分析计算方法有所区别。 罩的结构参数确定原则 低悬罩: 按“源尺寸加大0.5H”的原则计算: 低悬圆形罩 D=d+0.5H 低悬矩形罩 A=a+0.5H B=b+0.5H 高悬罩: 按“罩口断面处的热射流尺寸加大0.8H”的原则计算: D=Dz+0.8H,4.7.2 排风量的计算方法,4.7 热源

20、上部接受式排风罩,58,L1=V1*F1 V1=0.50.75m/s,L0,L1,L1,低悬罩排风量,首先分析不同上升高度热射流的流量、流速和断面直径，然后按“罩口断面的热射流流量+罩口扩大面吸入空气量”的方法计算排风量。,高悬罩排风量,L=Lz+V1*F1,L=L0+L1,4.7 热源上部接受式排风罩,59,槽边排风罩是外部排风罩的一种特殊形式，专门用于各种工业槽（如酸洗槽、电镀槽、中和槽、盐浴炉池等）。 特点：不影响工艺操作，有害气体在进入人的呼吸区之前就被槽边上设置的条缝形吸气口抽走。 分类：单侧、双侧、周边形（环形）三种。 单侧排风罩适用于槽宽B700； 双侧适用于B700；B1200

21、时，应采用吹吸式排风罩； 当槽直径D=5001000时，宜采用环形排风罩。,4.8 槽边排风罩,60,罩口结构：有多种形式，目前常用的有两种，即平口式和条缝式。 平口式槽边排风罩的吸气口上不设法兰边，吸气范围大。 条缝式槽边排风罩的特点是截面高度E较大， E250的称为低截面，E250的称为高截面。增大截面高度如同在罩口上设置挡板，可减小吸气范围。 条缝式槽边排风罩的条缝口有等高条缝和楔形条缝两种。等高条缝口上速度分布难于达到均匀，末端风速小，靠近风机的一端风速大。,4.8 槽边排风罩,4.8.1 槽边排风罩的结构形式,61,图4-20 槽边排风罩的形式,图4-21 平口式双侧槽边排风罩,图4

22、-22 条缝式槽边排风罩,4.8 槽边排风罩,62,图4-23 槽的布置形式图,图4-24 条缝形式,4.8 槽边排风罩,63,（1）高截面单侧排风,（2）低截面单侧排风,（3）高截面双侧排风（总风量）,（4）低截面双侧排风（总风量）,（5）高截面环形排风,（6）低截面环形排风,条缝式槽边排风罩的阻力按右式计算,不同形式的槽边排风罩，其排风量计算公式是不同的。,4.8 槽边排风罩,4.8.2 排风量计算公式,64,由吹风口和吸气口组合而成. 它通过吹出射流和吸入气流联合作用来提高所需的“控制风速” , 从而达到排除污染气体的目的。,吹吸罩需要考虑到吸气口口腔气速度衰减很快，而吹气气流形式的气幕

23、作用的距离较长的特点，在槽面的一侧设喷口喷出气流，而另一侧为吸气口，吸入喷出的气流以及被气幕卷入的周围空气和槽面污染气体。这种吹吸气流共同作用的集气罩称为吹吸罩。,4.9 吹吸式排风罩,65,图4-25 气幕式吹吸罩,图4-26 旋风式吹吸罩,4.9 吹吸式排风罩,4.9.1 吹吸式排风罩的形式,66,吹吸罩设计计算的目的是确定吹风量、吸风量、吹风口高度、吹出气流速度以及吸风口设计和吸入气流速度。通常采用的方法是巴杜林提出的速度控制法。,吹吸气流是一种性质比较复杂的气流, 怎样进行合理的设计和计算, 至今还是国内外进一步研究的课题. 目前较常采用的主要有速度控制法和流量比法。,4.9 吹吸式排风罩,4.9.1 吹吸式的设计计算,67,屋顶集气罩是是一种特殊高悬罩，它是布置在车间顶部的一种